JPH0668809A - カラー映像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モワレを少なくしたシャドウマスク型カラー
映像管を提供する。 【構成】 カラー映像管は観察スクリーン、このスクリ
ーンに隣接配置されたシャドウマスク２４、複数の電子
ビームを発生してこれをマスクを通してスクリーンに指
向させる電子銃を備えている。マスクは短辺と長辺を有
する矩形周縁を有し、その長軸と短軸がそれぞれマスク
の中心を通り上記長辺と短辺に平行に延びている。マス
クは短軸に本質的に平行な列をなして配列されたスリッ
ト状開孔３６を有し、各列中の隣接開孔はタイバー３８
によって分離されている。ビームは長軸に平行な走査線
を描いてスクリーンを走査するようにされている。短軸
方向に測った開孔の長さｈが、短軸方向に測った隣接走
査線の中心間距離Ｔ_s の倍数にほぼ等しくされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スリット状開孔を有
し、この開孔が列をなすように配列されて形成されてお
り、各列中の開孔がタイバー(tie bar) によって分離さ
れているようなシャドウマスクを有する形式のカラー映
像管に関し、特に、開孔の長さが映像管の観察スクリー
ン上で最適なモワレ性能が得られるように選定されたシ
ャドウマスクを有するカラー映像管に関するものであ
る。

【０００２】

【発明の背景】今日使用されているカラー映像管の大多
数のものは、ラインスクリーンと、スリット状開孔を有
するシャドウマスクとを備えている。これらの開孔は列
をなして配列されており、各列中の開孔相互間は、マス
ク中のウェブ即ちタイバーによって分離されている。こ
のようなタイバーは、マスクを管の観察フェースプレー
トの内面の形状とある程度平行なドーム状の形状に成形
する際、その完全性を保持するために欠かすことのでき
ないものである。１つの列中のバーは、隣接する列中の
タイバーから、列の長さ方向（即ち垂直方向）に偏移し
ている。電子ビームがシャドウマスクに当たると、タイ
バーがビームの一部を遮断し、そのタイバーの直ぐ後ろ
のスクリーン上に影（シャドウ）を形成する。

【０００３】電子ビームが開孔列に垂直な方向（即ち水
平方向）に繰り返し走査すると、その走査によって、ス
クリーン上に一連の明るい水平の線と暗い水平の線が生
じる。これらの明るい水平の線と暗い水平の線は、タイ
バーによって形成される影と相互に作用しあって、より
明るい領域とより暗い領域とを形成し、スクリーン上に
モワレパターンと称する波状のパターンが出来る。この
ようなモワレパターンはスクリーン上に表示される画像
の画質を低下させてしまう。

【０００４】テレビジョン受像機における全ての走査条
件においてモワレパターンを最小にするようなモワレモ
ードを選定することが大いに望まれている。現在用いら
れている２つの走査条件は、飛越し走査と非飛越し走査
である。モワレモードというのは、タイバーによって形
成される影のピッチに対する走査線のピッチの比であ
る。光出力とマスク強度についての実用上の制限のため
に、このモワレモードは通常は６／８と１０／８の間に
選定される。最も多く選択されるモワレモードは７／８
である。このようなモードは次の式で表すことができ
る。 モワレモード＝Ｔ_s ／ａ_v この式において、Ｔ_s は、ある与えられたテレビジョン
システムの走査線のピッチあるいは周期で、これはその
テレビジョンシステムの観察スクリーンの垂直の高さＨ
を有効走査線の数ｎ_e で除したものに等しい。また、ａ
_v はスクリーン上におけるマスク開孔の垂直方向繰り返
し距離である。

【０００５】第３の走査条件の使用の可能性もある。こ
の第３の条件は順次走査と呼ばれ、例えば、高精細度テ
レビジョン受像機で使用される。順次走査には高い走査
周波数が必要とされる。この順次走査という特殊なケー
スでは、１つの走査条件しかモワレパターンを最小にで
きないと考えられている。この走査条件では、モワレが
少なく、より滑らかな画面が得られる。この条件には、
６／８より小さいモワレモードまたは１０／８より大き
なモワレモードが使用されよう。この条件のために最も
多く選択されるモワレモードは５／８である。

【０００６】モワレの問題を少なくするために多くの技
術が提案されてきた。このような技術の多くは、電子ビ
ーム走査線とタイバーの影との間にビートが生じる可能
性を小さくするように、マスク中のタイバーの位置を再
配列することが含まれている。このような技術の多くは
これまでモワレを少なくすることに成功しているが、こ
れらの従来技術のほとんどは、スクリーンの全ての部分
においてモワレを補正するわけではないので、さらに改
善されたモワレ低減技術に対する要求が依然としてあ
る。このような改善されたモワレ低減技術が特に必要と
されるのは、高精細度テレビジョンに必要な新しい高品
質のカラー映像管である。例えば、電子銃の性能が高精
細度テレビジョンの要求に応じるために改善されると、
このような改良型電子銃によってスクリーンに形成され
る電子ビームスポットは小さくなる。電子ビームスポッ
トのサイズが小さくなると、スクリーン上には視覚的に
より鮮鋭な走査線が生成され、そのような走査線がタイ
バーの影と作用しあってモワレパターンの問題をより大
きくしてしまう。

【０００７】

【発明の概要】この発明による改良されたカラー映像管
は、観察スクリーンと、このスクリーンに隣接して配置
されたシャドウマスクと、複数の電子ビームを発生して
これらのビームをマスクを通してスクリーンに投射する
電子銃とを備えている。マスクは２つの長辺と２つの短
辺とを有する矩形の周縁を持っている。長軸がマスクの
中心を通り、長辺と平行に延び、また、短軸がマスクの
中心を通り、短辺と平行に延びる。このマスクは、上記
短辺と実質的に平行に延びる列をなすように配列された
スリット状開孔を備えている。各列中の隣接する開孔
は、マスク中のタイバーによって分離されている。ビー
ムはスクリーンを走査して、長軸と平行な走査線を描く
ことができる。この発明の改良点は、短軸の方向に測っ
た開孔の長さが、短軸の方向に測った隣接走査線間の中
心間距離の倍数にほぼ等しくされていることである。

【０００８】

【実施例の説明】図１は、矩形ファネル１５によって接
続された矩形フェースプレートパネル１２と管状ネック
１４とを含むガラス外囲器１１を有する矩形カラー映像
管１０を示す。ファネル１５は陽極ボタン１６からネッ
ク１４まで延びる内部導電性コーティング（図示せず）
を持っている。パネル１２は観察フェースプレート１８
と、ガラスフリット１７によってファネル１５に封着さ
れた周縁フランジ即ち側壁２０とを含む。３色蛍光体ス
クリーン２２がフェースプレート１８の内面に支持され
ている。スクリーン２２は三つ組（トライアド）に配列
された蛍光体の線を有するラインスクリーンで、各三つ
組には３つの色の各々のものの蛍光体のラインが含まれ
ている。

【０００９】スクリーン２２からある間隔を置いて予め
定められた関係で、多孔色選択電極、即ちシャドウマス
ク２４が、通常の手段により、取り外し可能に取り付け
られている。また、図１に点線で概略図示した電子銃２
６がネック１４中に中心合わせして取り付けられてお
り、３本の電子ビーム２８を発生してこれらのビームを
集中性の経路に沿ってマスク２４を通してスクリーン２
２に投射する。

【００１０】図１の管は外部磁気偏向ヨーク、例えば、
ファネルとネックの接合部の近傍に示されているヨーク
３０と共に用いるように設計されている。付勢される
と、ヨーク３０は３本のビーム２８を、スクリーン２２
上に矩形ラスタを描かせるようにビームを水平及び垂直
に走査させる磁界の影響下に置く。偏向の初期面（ゼロ
偏向時）はヨーク３０のほぼ中間にある。フリンジ磁界
により、管の偏向の領域はヨーク３０から軸方向に銃２
６の領域内に延びる。図示の簡略化のために、図１で
は、偏向領域における偏向されたビームの経路の実際の
湾曲は示されていない。

【００１１】シャドウマスク２４はマスク−フレーム構
体３２の一部を構成し、このマスク−フレーム構体３２
はさらに周縁フランジ３４を含んでいる。このマスク−
フレーム構体３２は、図１に、フェースプレートパネル
１２内に配置されて示されている。シャドウマスク２４
は、湾曲した有孔部分２５、この有孔部分２５を取り囲
む無孔の境界部２７、及び境界部２７から後方に曲げら
れてスクリーン２２から遠ざかる方向に延びるスカート
部２９を含む。マスク２４はフレーム３４の内側または
外側に嵌合しており、スカート部２９がフレーム３４に
溶接されている。

【００１２】図２及び図３に詳細を示すシャドウマスク
２４は、２つの長辺と２つの短辺を有する矩形の周縁を
持っている。また、マスク２４は、マスクの中心を通り
長辺に平行な長軸Ｘと、同じくマスクの中心を通り短辺
と平行な短軸Ｙとを持っている。マスク２４は本質的に
短軸Ｙに平行な列３７をなすように配列されたスリット
状開孔３６を含んでいる。各列中で隣接する開孔３６は
マスク中のタイバー３８によって分離されている。図３
に示すように、列中の隣接タイバー３８間の間隔を、マ
スク上のある特定位置におけるタイバーピッチ、あるい
は垂直の繰り返しａ_v とする。開孔の長さはｈで表され
ている。

【００１３】このシャドウマスク２４の製造方法は、後
にドーム形マスクに成形される開孔が設けられた平坦な
マスクを作ることを含む。この発明の方法に従って構成
された管では、スリット状開孔の長さｈと電子ビーム走
査線ピッチＴ_s との間のモワレを最小にする関係を利用
する。このような関係は次のようにして決める。

【００１４】図示のマスク開孔列を通過する電子ビーム
エネルギは、次の式（１）に示されるように、開孔列間
隔Ｔ_x 内で水平方向ｘに積分した垂直位置ｙの周期的関
数である。

【数１】

【００１５】ビームエネルギＥ_M (y) はマスク開孔の垂
直ピッチａ_v に等しい垂直周期Ｔ_Yを持つ。このビーム
エネルギＥ_M (y) は分散フーリエ級数によって次の式
（２）のように表すことができる。

【数２】 ここでＪ＝（−１）^1/2 ； ｎ＝ピッチａ_v 内におけるｙ方向の点の座標； Ｎ＝ピッチａ_v を規定するために用いられるサンプリン
グ点ｎの総数； Ｘ_M (k) ＝ｋ次のフーリエ係数である。

【００１６】式（２）はフーリエ係数Ｘ_M (k) を得るた
めに次の式（３）のように書き換えることができる。

【数３】

【００１７】図４と図５は、マスクを横切ってｘ方向に
走査する時の１本の電子ビーム走査線４０を示す。走査
線４０内のエネルギ分布を図４には一連の点で示し、図
５には１つの点におけるものを拡大して示す。このエネ
ルギ分布はいくらかベル形状をしており、強度のピーク
が走査線のほぼ中央に位置している。マスクは図示の走
査線と平行な同様の一連の走査線で走査される。

【００１８】一定した強度の均一な走査線、例えば、図
４に示す走査線４０のような走査線を考えると、図６に
示すように、３本の連続する隣接走査線はエネルギ分布
４１、４２、４３の一部が互いに重畳している。これら
の３つのエネルギ分布を加算すると、下記に示す式
（４）で規定される変調度ｍを持った合成エネルギ分布
４４が得られる。

【数４】 ここで、Ｉ_MAX とＩ_MIN はそれぞれ最大強度と最小強度
である。合成エネルギ分布４４はｙ方向に周期性を呈す
る。

【００１９】図７は合成エネルギ分布の特殊なもの４５
を示し、変調度ｍが非常に大きい場合を示す。このよう
なエネルギ分布は、例えば、非常に細く集束された電子
ビームを有する高品質の電子銃を用いた場合に得られ
る。この大きな変調度ｍは、管のスクリーン上の大きな
モワレ効果が現れる最も臨界的な条件を与える。

【００２０】全ての周期関数はサイン関数とコサイン関
数の和として表すことができるから、ｙ方向のエネルギ
分布ｓ（ｎ）は、サンプリング点ｎのコサイン関数であ
ると考えることができる。ここでサンプリング点ｎは、
合計Ｎ個であり、ｙ方向の１本の線に属するものであ
る。即ち、

【数５】 この式（５）において、ａは、テレビジョン信号の平均
強度値、ｍは、変調度、ｗ_s は、ｙ方向の信号のパルス
周波数、これに対応する空間周期はＴ_s ＝２π／ｗ_s 、
φは、位相の値である。

【００２１】２つの周期的な効果、即ち、マスクの周期
的エネルギ透過特性Ｅ_M （ｎ）とテレビジョン信号のエ
ネルギ分布ｓ（ｎ）を重畳させると、式（６）が得られ
る。

【数６】

【００２２】図８は、１つの開孔列に沿って垂直に見た
代表的なマスク透過パターンを示す。開孔はビームを通
過させ、タイバーはビームの通過を阻止する。図８にお
けるピーク−ピーク間距離が、上述したタイバーのピッ
チａ_v である。

【００２３】図９は、ある１つの開孔列に沿う、均一な
テレビジョン信号走査線の典型的な垂直ｙ方向断面を示
す。図９におけるピーク−ピーク間距離は、走査線間の
中心間距離Ｔ_s である。

【００２４】図１０は、垂直方向に見た、ある１つの開
孔列を通過する電子ビームエネルギを示す。図から、い
くらかの電子ビームエネルギがマスク中のタイバーの各
々によって遮断されていることがわかる。

【００２５】図１１は、図１０に示した開孔列に隣接す
る開孔列を通過した電子ビームエネルギを示す。図１０
と図１１を比較すると、通過するエネルギが極大になる
垂直位置が隣接開孔列で異なっていることがわかる。

【００２６】ある与えられたマスク構造の周期Ｔ_y につ
いて、モワレ効果はテレビジョン信号の周期Ｔ_s と位相
φの関数である。モワレ効果を最小にするという目的
は、マスクを横切って通過し、各マスク開孔が透過する
エネルギを、テレビジョン信号の位相φによって左右さ
れないようにするＴ_s を見出すことにより達成できる。
そのよな場合には、マスク開孔に対するテレビジョン信
号の走査線の位置は通過エネルギあるいは透過エネルギ
にいかなる影響も持たない。

【００２７】個々のマスク開孔の各々を通過するエネル
ギを計算するために、次の式（７）に示す関数の、周期
Ｔ_y にわたる積分を考えなければならない。

【数７】 φについてのＥ（ｗ_s ，φ）の導関数を用いることによ
り、エネルギを最小にするｗ_s を次の式（８）から求め
ることが出来る。

【数８】

【００２８】式（８）における導関数は依然として位相
φの関数であるので、その独立変数（ａｒｇｕｍｅｎ
ｔ）の絶対値（ｍｏｄｕｌｕｓ）が０の時にのみ０とな
る。この独立変数の絶対値は積｜Ｘ_M （ｋ）｜｜ｓｉｎ
（ｗ_s ＋φ）｜の和によって与えられる。しかし、｜ｓ
ｉｎ（ｗ_s ＋φ）｜は、ｗ_s ／２πに等しい周波数ｆ_s
に対してのみ０または１のいずれかと等しくなる。従っ
て、｜Ｘ_M （ｋ）｜｜ｓｉｎ（ｗ_s ＋φ）｜の和におい
て、周波数ｆ_s ＝ｗ_s ／２πに対応する値｜Ｘ_M（ｋ）
｜のみを考察しなければならない。式（８）、即ち、積
｜Ｘ_M （ｋ）｜｜ｓｉｎ（ｗ_s ＋φ）｜の和を極小にす
る目的は、ｆ_s ＝ｗ_s ／２πの値を｜Ｘ_M（ｋ）｜が最
小または０になるように選択したときに達成される。

【００２９】完全に矩形のマスク開孔では、上記絶対値
は開孔の長さｈが走査線周期Ｔ_s と等しいか、あるい
は、その倍数である時に０となる。従って、モワレ効果
を最小にする開孔長ｈは、周期Ｔ_s ＝２π／ｗ_s を用い
て表すと、次の式（９）で表すことができる。 ｈ＝Ｔ_s の倍数、または、好ましくはＴ_s （９）

【００３０】上述したように、Ｔ_s はスクリーンの垂直
の高さをスクリーン上の有効走査線の数で除したものに
等しい。例えば、走査線の数が６２５のテレビジョン信
号においては、Ｔ_s ＝Ｈ／５５０である。

【００３１】図１２は、Ｔ_s に対する開孔の垂直長さｈ
の比（観察スクリーンの高さをスクリーン上の有効走査
線の数で除したもの）に対するフーリエ係数の絶対値｜
Ｘ_M（ｋ）｜で表した、開孔を通過する光の変調を表す
グラフである。Ｔ_s に対するｈの比は、成形されたマス
ク表面上と全面パネル表面上とで同じ値である。

【００３２】マスク開孔の隅の部分を直角にしない場合
には、フーリエ係数Ｘ_M （ｋ）に、実際の丸みを持った
マスク開孔構造を計算に入れられる。実際のマスク構造
についてＸ_M （ｋ）を考察することにより、Ｔ_s の選択
は、図１３に示すように、１／Ｔ_s をＸ_M （ｋ）の絶対
値の極小値に一致させることにより行われる。即ち、あ
る与えられた一定のパターンのマスクについては、その
スリット状開孔の端部が直角である場合には、そのスリ
ット状マスク開孔の開孔長ｈに等しくなるような適切な
周期Ｔ_s が選ばれ、また、開孔の端部が直角とされない
場合には、Ｔ_sの値は幾らか異なるものとなる。

【００３３】図１４は、この発明に従って形成した成形
シャドウマスクの右上の象限における開孔長を示すグラ
フである。このマスクは対角線寸法が８６ｃｍで１６：
９のアスペクト比のスクリーンを有する管に使用され
る。このグラフにおいて、等高線ににた線はマスク中で
同様の長さを持つ開孔の位置を示している。なお、図１
４において、寸法は全てｍｍで表してある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施したカラー映像管の軸に沿う断
面図である。

【図２】図１の管のマスク−フレーム構体の背面図であ
る。

【図３】図１の管のシャドウマスクの一部の拡大平面図
である。

【図４】複数の点における強度分布を示す１本の電子ビ
ーム走査線の図である。

【図５】図４の電子ビーム走査線の拡大図である。

【図６】２本の隣接する電子ビーム走査線の強度とその
合成エネルギ分布を示す図である。

【図７】変調度が大きい場合の、図６と同様の合成エネ
ルギ分布を示す図である。

【図８】典型的なマスク透過パターンを示す図である。

【図９】均一なテレビジョン線の典型的な垂直ｙ方向に
沿う断面を示す図である。

【図１０】垂直方向の垂直マスク開孔列に沿うエネルギ
を示す図である。

【図１１】図１０の列に隣接する垂直開孔列に沿うエネ
ルギを示す図である。

【図１２】開孔長対走査線間隔比に対する変調度ｍを示
す図である。

【図１３】端部が直角の開孔を有するマスクと端部が丸
みを付けられた開孔を有するマスクについてのフーリエ
係数Ｘ（ｋ）を示す図である。

【図１４】この発明による成形されたシャドウマスクの
１つの象限における開孔長分布を示す図である。

【符号の説明】

２２ スクリーン ２４ シャドウマスク ２６ 電子銃 ３６ 開孔 ３８ タイバー ｈ 開孔の長さ Ｔ_s 隣接走査線の中心間距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察スクリーンと、このスクリーンに隣
   接して配置されたシャドウマスクと、複数の電子ビーム
   を発生してこれを上記マスクを通して上記スクリーンに
   指向させるための電子銃とを有し、上記マスクは２つの
   長辺と２つの短辺とを有する矩形周縁を有し、長軸が上
   記マスクの中心を通り上記長辺に平行に延びており、短
   軸が上記マスクの中心を通り上記短辺に平行に延びてお
   り、上記マスクは上記短軸に基本的に平行な列をなして
   配列されたスリット状開孔を有し、各列中の隣接開孔は
   上記マスク中のタイバーによって分離されており、さら
   に上記電子ビームが上記長軸に平行な走査線を描いて上
   記スクリーンを走査するようにされており、特徴とし
   て、上記開孔の長さが、上記短軸の方向に測った隣接走
   査線の中心間距離の倍数にほぼ等しくされている、カラ
   ー映像管。